[发明专利]一种光波膨化剥离制备石墨烯粉体的方法

说明书

本发明公开一种光波膨化剥离制备石墨烯粉体的方法，包括以下步骤：步骤一：选取氧化石墨粉末或可膨胀石墨粉末作为原料；步骤二：把所述原料平铺在一保温容器内；步骤三：在保温容器内设置照射灯，利用灯光按照预先设定的照射功率密度、照射距离和照射时间对所述原料进行照射以获得膨化剥离的膨胀石墨烯；步骤四：把步骤三获得的膨胀石墨烯放入加热炉中，并给加热炉通入惰性气体进行保护，按照预先设定的升温速度把加热炉中的膨胀石墨烯加热至设定温度，然后按设定时间保温；步骤五：保温后自然冷却至常温可获得石墨烯；本发明可大量、高效率的制备石墨烯粉体，且该方法能耗小。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其是一种光波膨化剥离制备石墨烯粉体的方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格排列构成的单个碳原子厚的二维碳材料。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。导热系数高达5300 W/m•K，高于碳纳米管和金刚石，载流子浓度高达1013cm^-2，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V•s，又比纳米碳管或硅晶体高。石墨烯的电阻率只约10^-6Ω•cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。近年来，石墨烯已在一些应用领域（如透明导电薄膜、导电油墨、防腐涂料、太阳能电池、锂电池、超级电容器和传感器等）逐渐有较明显的市场需求。

目前，批量生产石墨烯粉体的主要方法之一是氧化还原法：即先采用Hummers法将石墨氧化成氧化石墨，再超声剥离得氧化石墨烯，然后用还原剂（水合肼、硼氢化钠等）进行溶液还原或在惰性气氛下热还原得石墨烯。通常，超声剥离氧化石墨获得的氧化石墨烯，在后续的溶液还原或热还原中容易团聚，导致最后得到的产品主要是大于10层的石墨烯微片，而少于10层的少层石墨烯数量少，造成产品品质低下。

因此，迫切需要开发一种可大量、能耗小，效率高的剥离方法来制备高质量的石墨烯粉体。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光波膨化剥离制备石墨烯粉体的方法，其可大量、高效率的制备石墨烯粉体，且该方法能耗小。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种光波膨化剥离制备石墨烯粉体的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取氧化石墨粉末或可膨胀石墨粉末作为原料；

步骤二：把所述原料平铺在一保温容器内；

步骤三：在保温容器内设置照射灯，利用灯光按照预先设定的照射功率密度、照射距离和照射时间对所述原料进行照射以获得膨化剥离的膨胀石墨烯；

步骤四：把步骤三获得的膨胀石墨烯放入加热炉中，并给加热炉通入惰性气体进行保护，按照预先设定的升温速度把加热炉中的膨胀石墨烯加热至设定温度，然后按设定时间保温；

步骤五：保温后自然冷却至常温可获得石墨烯。

步骤二中所述原料的平铺厚度≤1cm，原料的平铺厚度可以为0.05cm、0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.9cm或者是1cm，保证光波对原料的充分的照射，从而保证原料的充分膨胀。

优选地，步骤三中所述的照射灯为卤素灯，钨丝灯管内充满碘或溴等卤素气体。